【技术实现步骤摘要】
本申请涉及外延，具体地涉及一种碳化硅外延生长方法。
技术介绍
1、sic材料作为第三代半导体非常重要的一员，凭借其高禁带宽度、高热导率、高电子迁移率、高抗辐射等优异的材料物理特性，在5g通讯、超高压远距离输电、新能源汽车快充、航空航天等领域展现出广阔的应用前景和巨大的市场发展潜力，和si相比，sic更适合制作耐高压、耐高温的大功率器件。
2、但是随着器件耐压能力的提高，外延层的厚度也会随之增加。例如：中压1200v-1700v，sic外延层厚度只需10-15um。而对于高压10kv及以上，sic外延层厚度则需要达到100um以上。
3、目前国内对sic生长厚膜的工艺，主要是通过加大生长漂移层的生长时间，一次性成形。该方式下因持续的外延生长，导致生长的碳化硅的表面的缺陷及外延片的形变较大，浓度及厚度的均匀性不易控制，膜的厚度std4％及浓度std8％左右，产品的表面缺陷密度也在50cm-2以上，对产品性能来说，这远远不够。为进一步提高产品性能、提升良率，急需开发均匀性更好的新产品。
4、也有厂家尝试仅通过调整气流分配来调整外延片的均匀性，但是受现阶段的机台硬件水平及外延结构水平已基本达到极限，难以推广。
技术实现思路
1、为克服上述缺点，本申请的目的在于：一种碳化硅外延生长方法，该方法提供了一种高质量碳化硅同质外延生长方法。
2、为了达到以上目的，本申请采用如下技术方案：
3、一种碳化硅外延生长方法，该方法包括如下步骤：p>
4、将衬底放入反应腔；
5、基于第一加热器或第一加热器与第二加热器的组合将反应腔的温度升高至第一预设温度，同时基于喷淋部件向反应腔内通入hcl气体及氢气、维持反应腔的压力至第一预设压力并持续第一预设时间，以衬底表面进行原位刻蚀；
6、基于喷淋部件向反应腔内通入工艺气体、掺杂气体及hcl气体，以在刻蚀后的碳化硅衬底的表面生长碳化硅缓冲层，在所述生长碳化硅缓冲层的阶段包括通入的工艺气体中高c/si(碳硅比)阶段及与低c/si(碳硅比)阶段；
7、基于喷淋部件向反应腔内通入工艺气体、掺杂气体及hcl气体，在在缓冲层的表面生长碳化硅漂移层。采用这样的设计，在缓冲层生长过程中，在缓冲层生长中使用超低压及高温生长，是为通过高温使原子在台阶流生长过程中减少台阶积累，改善表面粗糙度，低压可以降低三角缺陷的产生。
8、在一实施方式中，在缓冲层的表面生长碳化硅漂移层的阶段包括：第一阶段、第二阶段及第三阶段，
9、所述第一阶段中维持反应腔的生长压力介于50-150mbar，转速为400-600rpm，通入c/si比介于0.9-1.2的工艺气体，生长t1时间，
10、所述第二阶段中维持反应腔的生长压力介于50-150mbar，转速为400-600rpm，通入c/si比介于0.9-1.2的工艺气体，生长t2时间，
11、所述第三阶段中维持反应腔的生长压力介于50-150mbar，转速为400-600rpm，通入c/si比介于0.7-0.9的工艺气体，生长t3时间。该方式中，在第三阶段中采用低c/si比，可降低c流量同时可略微提升掺杂浓度，为后续器件的肖特基接触或欧姆接触做良好的接触层。降低c流量降低了生长速率，使表面生长致密，防止位错穿透。
12、在一实施方式中，在所述第一阶段完成之后，所述第二阶段开始之前还包括：
13、降温退火阶段，即基于喷淋部件仅向反应腔内通入氢气，待反应腔的温度降至1400-1450℃，后再升温至1630-1680℃，进行间断生长，间断生长期间仅通入1000sccm的hcl气体和h2。
14、在一实施方式中，在所述第二阶段完成之后，所述第三阶段开始之前还包括：
15、基于喷淋部件仅向反应腔内通入氢气，待反应腔的温度降至1400-1450℃，后再升温至1630-1680℃，进行间断生长，进行间断生长，间断生长期间仅通入1000sccm的hcl气体和h2。
16、在一实施方式中，高c/si阶段包括通入c/si介于的1.0-1.2的工艺气体。
17、在一实施方式中，低c/si阶段包括通入c/si介于0.7-0.9的工艺气体。
18、在一实施方式中，在所述生长碳化硅缓冲层的阶段包括：
19、先通入c/si介于0.7-0.9的工艺气体，生长第一预设时间，再间断第二预设时间，在间断期间内仅通hcl气体与h2，
20、然后再通入c/si介于1.0-1.2的工艺气体，生长第三预设时间，再间断第四预设时间，间断期间通入hcl气体,h2与n2，以此为一个循环周期(如循环10个周期。该方法中，每进行一段生长就进行一次间断生长，并进行hcl清洗，可以有效减少表面缺陷，减少因划伤，掉点导致的三角问题，也可以缓解台阶累积，降低表面粗糙度，同时在间断生长中通入n2可以提高缓冲层的掺杂浓度。
21、在一实施方式中，生长碳化硅漂移层后还包括：
22、基于喷淋部件停止向反应腔内通入工艺气体、仅通入氢气，仅在氢气气氛中降温至拿取温度，后经机械手传出。
23、在一实施方式中，以衬底表面进行原位刻蚀之前还包括：
24、基于喷淋部件将向反应腔通入的气体由氩气切换为氢气，并逐渐加大氢气流量至目标值，所述目标值介于90-130slm。
25、在一实施方式中，第一预设压力介于50-150mbar，并持续5-10min，对衬底表面进行原位刻蚀。
26、有益效果
27、本申请的外延生长方法在生长缓冲层时通过采用高低c/si组合的形式，因生长厚膜较薄膜更容易出现位错穿透等缺陷，使用不同c/si比例，调整晶格大小，并进行循环生长，多次改变位错穿透路径，减少位错穿透的概率。另外高低c/si的生长速率不同，可有效减缓位错穿透概率，改善外延片的表面缺陷，降低厚膜外延片的浓度及厚度均匀性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
6.如权利要求5所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
7.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
8.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
9.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
10.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种碳化硅外延生长方法，其特征在于，
【专利技术属性】
技术研发人员：张哲伟，曹毅，王威威，杜昌，严鹏，
申请(专利权)人：芯三代半导体科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。